JP2013520041A - マシン・タイプ通信のためのネットワーク・アクセスの方法およびシステム - Google Patents

Abstract

本発明は、マシン・タイプ通信（ＭＴＣ）のためのネットワーク・アクセスの方法およびシステムを提供しており、本方法は、以下のステップ、すなわち、ＭＴＣデバイスが、基地局に対してプリアンブルを送信するステップと、基地局がＭＴＣデバイスに対してランダム・アクセス応答（ＲＡＲ）を送信するステップと、ＲＡＲが一時的なアクセス・リソース割当表示を含まない場合に、ＭＴＣデバイスが、基地局に対してレイヤ２／レイヤ３メッセージを送信するステップと、そうでない場合には、ＭＴＣデバイスが、ネットワーク・アクセスを実行しようと再試行するステップと、基地局が、ＭＴＣデバイスに対して競合解決メッセージを送信するステップと、競合解決メッセージが、ＭＴＣデバイスによって送信されるレイヤ２／レイヤ３メッセージの中に含まれる自己識別情報を含む場合に、ネットワーク・アクセスが完了されるステップと、競合解決メッセージが一時的なアクセス・リソース割当表示を含む場合に、ＭＴＣデバイスが、ネットワーク・アクセスを実行しようと再試行するステップと、そうでない場合には、ＭＴＣデバイスが、再び最初に使用されたアクセス・リソースを使用してネットワーク・アクセスを実行しようと試みるステップとを含む。本発明によれば、実際のアクセス・リソースの衝突に基づいてＭＴＣのアクセス・リソースの割当てと解放とを動的に、かつ迅速に実行することが可能にされ、それによって、準静的コンフィギュレーションにおけるアップリンク・リソースの浪費が回避され、衝突の可能性が低下し、また非ＭＴＣデバイスの通常アクセスが保護される。

Description

本発明の実施形態は、通信技術に関し、詳細にはマシン・タイプ通信ＭＴＣのためのネットワーク・アクセスの方法およびシステムに関する。

マシン・ツー・マシン通信（Ｍａｃｈｉｎｅ−ｔｏ−Ｍａｃｈｉｎｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）は、必ずしも人間の相互作用を必要とするとは限らない１つまたは複数のエンティティを伴うデータ通信の一形態である。マシン・タイプ通信（Ｍａｃｈｉｎｅ Ｔｙｐｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）（ＭＴＣ）サービスは、例えば、現在のモバイル・ネットワーク通信によって提供されるサービスとは異なる複数の新しい特徴を導入してきている。例えば、ＭＴＣサービスは、バースト特性を有しており、また潜在的に多数の通信端末が関係する可能性があり、短時間内における通信接続の劇的な増大をもたらしている。ＭＴＣサービスにおいては、潜在的に多数の通信端末は、ほとんど同時にアクセス・ネットワークに接続しようと、または接続をアクティブにしようと試みることができる。例えば、典型的なアプリケーション−多数のセンサを用いた橋の監視について考察する。数百個の、または数千個さえもあるセンサは、車両が橋を通過するときに、同時にネットワーク・アクセスを開始することができる。あるいは、別の典型的なアプリケーション−計測（ｍｅｔｅｒｉｎｇ）について考察する。建物の中の数千個のメーター（ｍｅｔｅｒ）は、ほとんど同じあらかじめ決定された時刻に、例えば午後１２：００にそれらの測定値、または読取り結果を報告することを開始することができる（一般的に、正確な報告時刻は、メーターごとにスケジュールされないことになる）。明らかにそのようなアクセスの試みの集中（バースト）は、アクセス・ネットワークのアクセス・チャネルの中で互いに衝突することがあり、またアクセス・ネットワークによって提供される他の非ＭＴＣデバイスの通常のアクセスの試みと衝突することさえある可能性が高い。これは、もともとヒューマン・ツー・ヒューマン通信（ｈｕｍａｎ−ｔｏ−ｈｕｍａｎ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）のアクセスの試みのために設計されているアクセス・ネットワークのアクセス・チャネル（例えば、ランダム・アクセス・チャネル）において輻輳を引き起こし、またそれゆえに、例えば、保証伝送品質においてより厳しい要件を有する従来のユーザ装置の間の通常の通信を遅らせることになる。３ＧＰＰ ＬＴＥにおける典型的な共通のＲＡＣＨ（ＰＲＡＣＨ）ロード（ｌｏａｄ）は、１０ＭＨｚにおいて毎秒約１２８回の試みである。しかしながら、多数のＭＴＣデバイスによって引き起こされるＰＲＡＣＨロードは、これをはるかに超過している可能性がある。

加えて、マシン・ツー・マシン通信についての現在の研究は、さらに、モバイル・ネットワークを通してＭＴＣを実行する可能性を指摘している。しかしながら、マシン・タイプ・アプリケーションにおいてモバイル・ネットワークに競争力を提供するためには、ＭＴＣの特徴をサポートするための最適化の必要性が存在する。

３ＧＰＰ ＬＴＥにおいては、様々な使用可能なＲＡＣＨ時間−周波数リソース・コンフィギュレーションが、異なるシステム帯域幅と、各基地局（または拡張された基地局ｅＮＢ）のセルの異なる数について指定される。より多くのＲＡＣＨ時間−周波数リソースが、ＭＴＣデバイス・アクセスの潜在的なバーストを受け入れるようにあらかじめ構成されていることが可能であり、すなわち、バースト中のＭＴＣアクセスの試みの数に基づいてシステムのＲＡＣＨビデオ・リソースを構成していることを理解すべきである。しかしながら、準静的リソース・コンフィギュレーションは、ＭＴＣデバイス・アクセスのバースト特性に起因してアップリンク・リソースの多くを浪費する可能性がある。さらに、たとえ基地局がより多くの時間−周波数リソースを提供するように構成されているとしても、ＭＴＣデバイスのかなりの数と、それらのアクセス・オペレーションの同時性とを考慮すると、ＭＴＣデバイス・アクセスのバーストを受け入れるアップリンク・リソースは、とりわけ高いシステム帯域幅を有するシステムでは、あるいは各基地局の下の複数のセルの場合には、十分でない可能性がある。そのようなシステムとそのような場合とでは、非ＭＴＣデバイス・アクセスのためのアクセスの時間−周波数リソースの数は、かなりのものになるので、非ＭＴＣデバイスのアクセスに影響を及ぼさずに、ＭＴＣデバイスのために十分な時間−周波数リソースを確保することは難しいであろう。

したがって、かなりの数のＭＴＣデバイスが同時にアクセスを実行しようと試みるときでさえ、非ＭＴＣデバイスのアクセスが影響を受けないことをなおも保証することができるようなＭＴＣのためのネットワーク・アクセス方法の必要性が存在する。同時に、この方法は、バースト、かなりの数のアクセス要求などのようなＭＴＣサービスのそのような特徴をサポートして、要件に応じて必要とされるアクセス時間−周波数リソースを動的に割り当て、ＲＡＣＨチャネルにおける輻輳を解決し、またアップリンク・リソースの浪費を回避することができる。

上記の問題を考慮して、本発明は、以下のステップ、すなわち、
ａ．ネットワーク・アクセスを実行しようと試みるために、セルの中のＭＴＣデバイスによりそのセルの基地局に対してプリアンブルを送信するステップと、
ｂ．そのプリアンブルを受信した後、基地局によりＭＴＣデバイスに対してアクセス応答を送信するステップと、
ｃ．そのアクセス応答を受信した後、アクセス応答が一時的なアクセス・リソース割当表示を含まない場合に、ＭＴＣデバイスにより基地局に対してレイヤ２／レイヤ３メッセージを送信し、アクセス応答が一時的なアクセス・リソース割当表示を含む場合に、ネットワーク・アクセスを実行しようと再試行するために、ステップａに戻り、表示に基づき、割り当てられた一時的なアクセス・リソースを使用して、ＭＴＣデバイスによりプリアンブルを送信するステップと、
ｄ．レイヤ２／レイヤ３メッセージを受信した後、基地局によりＭＴＣデバイスに対して競合解決メッセージを送信するステップと、
ｅ．その競合解決メッセージを受信した後、競合解決メッセージが、ステップｃにおいてＭＴＣデバイスによって送信されるレイヤ２／レイヤ３メッセージの中に含まれる自己識別情報を含む場合に、ＭＴＣデバイスによりネットワーク・アクセスを完了し、競合解決メッセージが一時的なアクセス・リソース割当表示を含む場合に、ネットワーク・アクセスを実行しようと再試行するために、ステップａに戻り、表示に基づき、割り当てられた一時的なアクセス・リソースを使用して、ＭＴＣデバイスによりプリアンブルを送信し、そうでない場合には、ネットワーク・アクセスを実行しようと再試行するために、ステップａに戻り、再び最初に使用されたアクセス・リソースを使用して、ＭＴＣデバイスによりプリアンブルを送信するステップと
を含む、マシン・タイプ通信（ＭＴＣ）のためのネットワーク・アクセス方法を提供する。

このようにして、実際の衝突の激しさに基づいて、一時的なアクセス・リソースをＭＴＣデバイスに迅速に割り当てることが可能にされ、それによってアクセス・チャネルにおける輻輳を回避している。

好ましくは、ステップａとステップｂとの間に／ステップｄとステップｅとの間に、以下のステップ、すなわち、
ｆ．プリアンブル／レイヤ２／レイヤ３メッセージに基づいて、基地局により、衝突検出を実行するステップと、
ｇ．衝突がステップｆにおいて検出される場合に、基地局により、衝突の激しさを決定するステップと、
ｈ．衝突の激しさが、第１の衝突しきい値を超過することがステップｇにおいて決定される場合に、基地局により、一時的なアクセス・リソースを割り当て、送信されたアクセス応答／競合解決メッセージの中に一時的なアクセス・リソース割当表示を含めるステップと
がさらに含まれる。

本方法は、好ましくは、ｉ．一時的なアクセス・リソースが、割り当てられた後、衝突の激しさが、第２の衝突しきい値を下回る場合に、基地局により、一時的なアクセス・リソースの割当てを停止するステップをさらに含む。ステップｉにおいて、ＭＴＣデバイスが、一時的なアクセス・リソースを使用してネットワーク・アクセスを完了した後、基地局は、さらに、割り当てられた一時的なアクセス・リソース、またはその一部分を解放する。

このようにして、割り当てられたリソースを動的に解放し、またアップリンク・リソースの浪費を回避することが可能になる。

好ましくはＭＴＣデバイスが、非一時的なアクセス・リソースを使用してアクセス試行を実行するとき、ステップａにおいて、ＭＴＣデバイスによって送信されるプリアンブルは、プリアンブルのサブセットから選択され、プリアンブルのサブセットは、セルのすべての使用可能なプリアンブルの一部分を含む。ＭＴＣデバイスは、基地局によって送信されるシステム・ブロードキャスト情報を聞くことにより、プリアンブルのサブセットを知ることができる。

このようにして、ＭＴＣデバイスと、非ＭＴＣデバイスとの間の衝突の確率は、さらに低減されることになり、また非ＭＴＣデバイスの通常のアクセスは、保護されることになる。

本発明は、さらに、
セルの中の１つまたは複数のＭＴＣデバイスと、
そのセルの基地局と
を備える、マシン・タイプ通信（ＭＴＣ）のためのネットワーク・アクセス・システムをさらに提供し、
ＭＴＣデバイスは、
ネットワーク・アクセスを実行しようと試みるために、基地局に対してプリアンブルを送信し、
アクセス応答を基地局から受信した後、アクセス応答が一時的なアクセス・リソース割当表示を含まない場合に、基地局に対してレイヤ２／レイヤ３メッセージを送信し、アクセス応答が一時的なアクセス・リソース割当表示を含む場合に、ネットワーク・アクセスを実行しようと再試行するために、表示に基づき、割り当てられた一時的なアクセス・リソースを使用してプリアンブルを送信し、
競合解決メッセージを基地局から受信した後、競合解決メッセージがＭＴＣデバイスによって送信されるレイヤ２／レイヤ３メッセージの中に含まれる自己識別情報を含む場合に、ネットワーク・アクセスを完了するようになされており、競合解決メッセージが一時的なアクセス・リソース割当表示を含む場合に、ＭＴＣデバイスは、ネットワーク・アクセスを実行しようと再試行するために、表示に基づき、割り当てられた一時的なアクセス・リソースを使用してプリアンブルを送信し、そうでない場合には、ＭＴＣデバイスは、ネットワーク・アクセスを実行しようと試行するために、再び最初に使用されたアクセス・リソースを使用してプリアンブルを送信する。

本発明は、以下の利点を有している。第１に、本発明は、ＭＴＣデバイス・アクセスのバースト特性を考慮しており、一時的なアクセス・リソースを動的に割り当て（また解放し）、またかなりの数のアップリンク・リソースを節約する。第２に、本発明は、非ＭＴＣデバイスのネットワーク・アクセスを非常によく保護し、またＭＴＣデバイス・アクセスのバーストの影響が無いようにする。第３に、先行技術は、最高のコンフィギュレーションに基づいて、より多くのリソースを割り当てることができないが、本発明は、新しいアクセス・リソースを迅速に割り当て、元のアクセス・チャネルにおける輻輳を解決する。

本発明の、上記および他の目的、特徴および利点は、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態についての以下の説明を通してより明らかになるであろう。

セルの中のＭＴＣデバイスと、非ＭＴＣデバイスと、基地局とが、概略的に示される、本発明のアプリケーション環境の一例を示す図である。 本発明におけるＭＴＣについてのネットワーク・アクセス・プロシージャを概略的に示す図である。 本発明における一時的なアクセス・リソースの割当てを概略的に示す図である。

本発明は、セルの中のＭＴＣデバイスのネットワーク・アクセスによって引き起こされる衝突の激しさが甚大で、例えば、非ＭＴＣデバイスのアクセス・チャネル（例えば、ＲＡＣＨ）における輻輳をもたらし、またその通常のアクセス・オペレーションに影響を及ぼすときに、ＭＴＣデバイスのために使用され得る一時的なアクセス・リソースが割り当てられるように、また衝突の激しさが許容レベルを下回るときに、一時的なアクセス・リソースのすべてまたは一部分が解放されるように、バーストやかなりの量のアクセスなど、ＭＴＣネットワークの特徴に関して動的な一時的なアクセス・リソースの割当スキームを採用する。さらに、本発明の一実施形態においては、ＭＴＣデバイスによって使用されるプリアンブルのサブセットもまた提供され、サブセットは、セルのすべての使用可能なプリアンブルの一部分から成る。ＭＴＣデバイスは、ネットワーク・アクセスの試みを送信するために、そのサブセットからプリアンブルを選択することができるにすぎない。このようにして、ＭＴＣデバイスのネットワーク・アクセスと、非ＭＴＣデバイスのネットワーク・アクセスとの間の衝突が、さらに低減されるであろう。

本発明においては、非ＭＴＣデバイスは、ＭＴＣデバイス以外の他の任意のデバイスを、例えば、従来のユーザ装置（ｕｓｅｒ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）（ＵＥ）、アクセスおよび通信を実行するためにユーザによって動作させられる端末デバイスを含むことができる。非ＭＴＣタイプの通信またはアクセスは、ＭＴＣタイプの通信またはアクセスを除いて、任意の通信またはアクセスとすることができ、例えば、それは、端末としてのユーザ装置の間の通信、または端末と基地局との間の通信とすることができる。以下の説明においては、３ＧＰＰ ＬＴＥワイヤレス通信アプリケーション環境が、一例として取り上げられる。本発明の実施形態は、これらのアプリケーションだけには限定されず、より多くの他の関連のある通信アプリケーション環境、例えば、ＭＴＣデバイスを備えるアプリケーション環境に適合されることに注意すべきである。

本出願の発明者等は、現在のネットワーク・サービス機能、特にモバイル・ネットワーク・サービスが、バーストやかなりの量のアクセスなど、ＭＴＣサービスの特徴を考慮することなく、主として非ＭＴＣサービスのために設計されていることに注目する。それゆえに、現在のネットワーク・サービスに基づいて、ＭＴＣサービスが、直接に追加される場合、チャネルの輻輳を引き起こし、また例えば、従来のユーザ装置の間の通常の通信に影響を及ぼす可能性が非常に高い。そのようなマシン・タイプ・アプリケーションを受け入れるために、ＭＴＣの特徴をサポートするための最適化が必要とされる。

本発明の実施形態においては、ＭＴＣデバイスのアクセス・アクションを受け入れるために、ほんのわずかな修正が、既存の規格におけるアクセス応答および競合解決のメッセージに対して行われる。本発明の一実施形態によれば、ＭＴＣデバイスが、基地局からのアクセス応答を受信した後に、アクセス応答が、一時的なアクセス・リソース割当表示を含まない場合に、ＭＴＣデバイスは、レイヤ２／レイヤ３メッセージを基地局に対して送信し、アクセス応答が、一時的なアクセス・リソース割当表示を含む場合に、ＭＴＣデバイスは、ネットワーク・アクセスを実行しようと再試行するために、表示に基づいて、割り当てられた一時的なアクセス・リソースを使用してプリアンブルを再送信する。さらに、ＭＴＣデバイスが、競合解決メッセージを基地局から受信した後に、競合解決メッセージが、ＭＴＣデバイスによって送信されるレイヤ２／レイヤ３メッセージに含まれる自己識別情報を含む場合に、ネットワーク・アクセスは完了され、競合解決メッセージが、一時的なアクセス・リソース割当表示を含む場合に、ＭＴＣデバイスは、ネットワーク・アクセスを実行しようと再試行するために、その表示に基づいて、割り当てられた一時的なアクセス・リソースを使用してプリアンブルを再送信し、そうでない場合には、プリアンブルは、ネットワーク・アクセスを実行しようと再試行するために、再び最初に使用されたアクセス・リソースを使用することにより再送信される。基地局では、アクセス・リソースに関して衝突検出を実行することに加えて、それは、さらに、衝突の激しさを決定し、またそれによって一時的なアクセス・リソースを割り当てるべきかどうかを決定する。割当てを行うことが決定される場合、一時的なアクセス・リソース割当表示は、送信されたアクセス応答／競合解決メッセージの中に含まれ、その結果、ＭＴＣデバイスは、表示に基づいて、割り当てられた一時的なアクセス・リソースを使用してネットワーク・アクセスを実行することができるようになる。以下では、例示のネットワーク・アクセス・プロシージャが、図１および図２を参照して説明される。

図１は、本発明のアプリケーション環境の一例を示しており、そこでは、セルの中のＭＴＣデバイスと、非ＭＴＣデバイスと、基地局（これは、３ＧＰＰ ＬＴＥワイヤレス通信アプリケーション環境の中の拡張された基地局ｅＮＢである）とが、概略的に示される。図１は、単にｅＮＢのカバレッジの下の１つのセルを示しているにすぎず、これは、明確にするためにすぎず、また本発明は、各基地局が、複数のセルを有する状況に対しても適用可能である。セルは、１つまたは複数の非ＭＴＣデバイスと、１つまたは複数のＭＴＣデバイスとを有することができる。以下では、ＭＴＣデバイスのネットワーク・アクセス・プロシージャが、主として説明されるが、非ＭＴＣデバイスのネットワーク・アクセス・プロシージャは、当業者によく知られているプロシージャまたはアプローチを採用することができる。さらに、説明中では、本発明についての不必要な詳細および機能と、当業者によく知られているこれらの詳細および機能とは、本発明の理解をあいまいにしないようにするために省略されている。図２は、本発明の一実施形態による、ＭＴＣについてのネットワーク・アクセス・プロシージャを概略的に示しており、そこでは、ランダム・アクセス・アプローチが、一例として取り上げられる。当業者は、本発明が、特定のランダム・アクセス・アプローチだけには限定されず、複数のネットワーク・アクセス・アプローチに対して適用可能であることを理解するであろう。以下では、本発明の好ましい実施形態を、図１および２を参照して説明する。

図１において、１つまたは複数のＭＴＣデバイス２０が、ランダム・アクセス・プロシージャを通してネットワーク・アクセスを実行する準備をするときに、ＭＴＣデバイス２０は、セルとの同期化を得るためにセルのシステム情報を受信する。ステップ２０１において、ＭＴＣデバイス２０は、ランダム・アクセスの試みを開始するためにプリアンブルを送信する。ステップ２０３において、ｅＮＢ１０は、プリアンブルを受信した後にランダム・アクセス応答（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）（ＲＡＲ）をＭＴＣデバイス２０に対して送信する。ステップ２０５において、ＭＴＣデバイス２０は、ランダム・アクセス応答を受信した後に、レイヤ２／レイヤ３メッセージをｅＮＢ１０に対して送信する。ステップ２０７において、ｅＮＢ１０は、レイヤ２／レイヤ３メッセージを受信した後に、競合解決メッセージをＭＴＣデバイス２０に対して送信する。ｅＮＢ１０が、ＲＡＲを送信する前に、またｅＮＢ１０が、ＣＲＭを送信する前に、ｅＮＢ１０は、衝突検出を実行することになる。衝突が検出されない場合には、ＭＴＣデバイス２０のランダム・アクセス・プロシージャは、既存の規格（例えば、３ＧＰＰ ＬＴＥ）の中の非ＭＴＣデバイスについてのランダム・アクセス・プロシージャ・ステップと実質的に同じであり、そこでは、ＲＡＲと、レイヤ２／レイヤ３メッセージと、ＣＲＭとは、既存の規格の中の対応するメッセージを採用することもできる。ステップ２０７の後に、ＭＴＣデバイス２０のアクセスは成功し、次いで、アクセス・プロシージャは終了する。

ｅＮＢ１０が、ステップ２０３の前に、衝突を検出する場合、具体的にはＭＴＣデバイス２０と、１つまたは複数の他のＭＴＣまたは非ＭＴＣのデバイスが、同じ時間−周波数リソースにおいて同時に同じプリアンブルを送信することを検出する場合、上記プロシージャは、いくらか異なっていくことになる。非ＭＴＣデバイスについての既存の方法においては、ｅＮＢ１０が、ステップ２０３の前に衝突を検出する場合、ＲＡＲは送信されないことになり、その結果非ＭＴＣデバイスは、ランダム・アクセスを試みる前に衝突の発生を知り、またある種の期間にわたって、例えばタイム・ウィンドウにわたって、待つことができるようになる。本発明の一実施形態によれば、ｅＮＢ１０が、このポイントにおけるプリアンブルに基づいて衝突を検出するときに、ｅＮＢ１０はさらに衝突の激しさを検出し、例えば、衝突の激しさが衝突しきい値を超過するかどうかを決定する。ここで、衝突の激しさと、衝突しきい値とは、周波数（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）、ＭＴＣデバイスのランダム・アクセスによって招かれる衝突の確率、またはあらかじめ決定された期間内に（例えば、ある種の数のフレーム内に）衝突を引き起こすデバイスの数に応じて決定可能であり、あるいはシステムまたはアプリケーションの要件を考慮して設定されることも可能である。衝突しきい値は、衝突の激しさを表すあらかじめ設定された値とすることができる。衝突しきい値の値は、可変であることが好ましい。例えば、衝突しきい値の値は、一時的なアクセス・リソースの割当てと共に変化してもよい。例えば、一時的なアクセス・リソースが、まだ割り当てられていないときには、衝突しきい値は、アクセスのバーストについてのエラー決定確率を低減させるために、より大きな値とすることができるが、アクセスのバーストの発生が、決定されており、また一時的なアクセス・リソースが、割り当てられているときには、衝突しきい値は、元のアクセス・チャネルにおける衝突確率を効果的に低減させるために、より小さい値とすることができる。

衝突の激しさが、衝突しきい値を超過する場合、それは、ＭＴＣデバイス２０のアクセスが、アップリンク・チャネルにおいて輻輳を引き起こす可能性があり、また非ＭＴＣデバイスのアクセスに影響を及ぼす、より高い確率を有しており、またそれゆえに、ＭＴＣデバイス２０のランダム・アクセスについての一時的なアクセス・リソースを割り当てることが必要とされることを示す。したがってｅＮＢ１０は、一時的なランダム・アクセス・リソースを割り当て、また後で送信されるべきＲＡＲの中に一時的なランダム・アクセス・リソース割当表示を含んでいる。一時的なランダム・アクセス・リソース割当表示は、ランダム・アクセス・リソースのサイズおよびロケーションについての表示を含むことができる。複数の解決法が、サイズおよびロケーションを設定するために採用され得る。一時的なランダム・アクセス・リソースのサイズは、衝突の激しさに基づいて決定可能であることが好ましい。例えば、サイズは、セル・コンフィギュレーションにおけるランダム・アクセス・リソースのリソース・ユニットの整数倍とすることができる。好ましくは、割り当てられた一時的なランダム・アクセス・リソースは、セルの元のランダム・アクセス・リソースにオーバーラップしておらず、またそのロケーションは、図３に示されるように、もともとはランダム・アクセス・リソースを含んでいない各フレームの中の、または各フレームの中のサブフレームの内部の元のランダム・アクセス・リソースに近接していてもよい。ｅＮＢ１０が一時的なランダム・アクセス・リソースを割り当てているときに、一時的なランダム・アクセス・リソースは、解放されるまで次の各フレームの中に現れることになる。一時的なランダム・アクセス・リソースを使用してランダム・アクセスを実行するＭＴＣデバイス２０では、ｅＮＢ１０は、一時的なランダム・アクセス・リソースに対応する一時的なランダム・アクセス無線ネットワーク一時的識別子（ｔｅｍｐｏｒａｒｙ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｒａｄｉｏ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｔｅｍｐｏｒａｒｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）（ｔｅｍｐ−ＲＡ−ＲＮＴＩ）を生成し、また後で送信されることになるＲＡＲの中に、その生成されたｔｅｍｐ−ＲＡ−ＲＮＴＩを含むことになる。ｔｅｍｐ−ＲＡ−ＲＮＴＩは、ＲＡＲメッセージのターゲット・デバイスを識別するアクセスのすぐ後に使用されるようなランダム・アクセス・プリアンブルと組み合わせて使用される。本発明の一実施形態によれば、一時的なランダム・アクセス・リソースと元のランダム・アクセス・リソースとの間にオーバーラップが存在しないので、ランダム・アクセス無線ネットワーク一時的識別子は、既存の規格におけるＲＡ−ＲＮＴＩ生成方法と同じ方法を用いて生成可能であり、すなわち、ｔｅｍｐ−ＲＡ−ＲＮＴＩは、割り当てられた一時的なランダム・アクセス・リソースに対応する。例えば、現在のフレームが、１０個のサブフレームを含む場合、ｔｅｍｐ−ＲＡ−ＲＮＴＩは、次の式、すなわち、
ｔｅｍｐ−ＲＡ−ＲＮＴＩ＝ｔ＿ｔ＿ｉｄ＋１０＊ｔ＿ｆ＿ｉｄ＋１
に応じて生成可能であり、そこでは、ｔ＿ｔ＿ｉｄは、割り当てられた一時的なランダム・アクセス・リソースの第１のサブフレームのインデックスであり、０≦ｔ＿ｔ＿ｉｄ＜１０であり、ｔ＿ｆ＿ｉｄは、第１のサブフレームにおける割り当てられた一時的なランダム・アクセス・リソースのインデックスであり、またそれらは、周波数ドメインの中で昇順に配列される。

一時的なアクセス・リソース割当表示を含むＲＡＲを受信した後に、ＭＴＣデバイス２０は、ステップ２０９において、その中の一時的なランダム・アクセス・リソース割当てについての表示に基づいて、割り当てられた一時的なランダム・アクセス・リソースを使用して新しいランダム・アクセスの試みを開始する。一時的なランダム・アクセス・リソースを利用したランダム・アクセス・プロシージャは、元のランダム・アクセス・リソースを使用した非ＭＴＣデバイスのアクセス・プロシージャに類似したものとすることができる。例えば、ＭＴＣデバイス２０は、ランダム・アクセスの試みを開始するためにプリアンブルを送信する。ｅＮＢ１０が、プリアンブルを受信した後に、ｅＮＢ１０は、ＲＡＲをＭＴＣデバイス２０に対して送信する。ＭＴＣデバイス２０は、ランダム・アクセス応答を受信した後に、レイヤ２／レイヤ３メッセージをｅＮＢ１０に対して送信する。ｅＮＢ１０は、レイヤ２／レイヤ３メッセージを受信した後に、競合解決メッセージをＭＴＣデバイス２０に対して送信する。ＭＴＣデバイス２０は、競合解決メッセージを受信する。衝突が起こる場合、ＭＴＣデバイス２０は、プリアンブルを再選択し、また新しいランダム・アクセスの試みを開始するために一時的なランダム・アクセス・リソースを用いて再選択されたプリアンブルを送信する。

一方、衝突の激しさが、衝突しきい値より下にあるように決定される場合、ｅＮＢ１０は、一時的なランダム・アクセス・リソースを割り当てない。非ＭＴＣデバイスとは違って、ＭＴＣデバイス２０は、もともとはステップ２０１においてプリアンブルを送信するときに使用されたアクセス・リソースを再び使用することによりランダム・アクセスを実行する。

既存の規格における衝突検出と同様に、ｅＮＢ１０が、ＭＴＣデバイス２０によって送信されるレイヤ２／レイヤ３メッセージを受信した後に、そのｅＮＢ１０はまた、衝突検出を実行することになる。上記説明と同様に、ｅＮＢ１０がこのポイントにおいてレイヤ２／レイヤ３メッセージに基づいて衝突を検出するときに、ｅＮＢ１０はさらに衝突の激しさを検出することになり、衝突の激しさが衝突しきい値を超過することが測定された場合、ｅＮＢ１０は、一時的なランダム・アクセス・リソースを割り当て、また後で送信されることになる競合解決メッセージ（ＣＲＭ）の中に一時的なランダム・アクセス・リソース割当表示を含める。上記で述べられているように、ＣＲＭを受信した後に、ＭＴＣデバイス２０は、ステップ２０９において、一時的なランダム・アクセス・リソース割当表示に基づいて、割り当てられた一時的なランダム・アクセス・リソースを使用して新しいランダム・アクセスの試みを開始する。

ランダム・アクセス・アプローチを用いてネットワーク・アクセスを実行するＭＴＣデバイスのアクセス・プロシージャは、図２を参照して説明されている。しかしながら本発明は、上記の特定の例の特定の流れだけには限定されず、また当業者は本発明の基本的なアイデアがＭＴＣを伴う他のネットワーク・アクセスに対しても適用され得ることを理解するであろう。

ＭＴＣデバイス２０のネットワーク・アクセスおよび／またはアップリンクの輻輳によって引き起こされる衝突の激しさに基づいてｅＮＢ１０は、新しいＭＴＣデバイスのネットワーク・アクセスの試みについての一時的なアクセス・リソースを割り当て続けることができる。衝突する２つの異なるプリアンブルまたは時間−周波数リソース・ユニットでは、同じ、または異なる一時的なアクセス・リソースが割り当てられることが可能である。上述のように、ひとたび一時的なアクセス・リソースが割り当てられた後に、一時的なアクセス・リソースは、解放されるまで次の各フレームの中に現れることになる。例えばｅＮＢ１０は、すべての割り当てられた一時的なアクセス・リソースのリストを保持し、また衝突を引き起こす新しいＭＴＣデバイスのネットワーク・アクセスの試みに対してこれらのリソースを割り当てることができる。

ＭＴＣのバースト特性を考慮すると、そのようなかなりの数のＭＴＣデバイスのネットワーク・アクセスの試みは、ある期間にわたってのみ持続することができる。ＭＴＣデバイスのネットワーク・アクセスのバーストが過ぎ去った後に、またはＭＴＣデバイスによって引き起こされる衝突の激しさがある種のレベルを下回ったときに、例えば、ある種のしきい値より小さくなるときに、ｅＮＢ１０は、ＲＡＲまたはＣＲＭの中の一時的なアクセス・リソースの表示を送信することを停止し、またそれによって新しいＭＴＣネットワーク・アクセスの試みに一時的なアクセス・リソースを割り当てることを停止することができる。さらに、ＭＴＣデバイスによって引き起こされる衝突の激しさが衝突しきい値よりも小さくなるときに、またＭＴＣデバイス２０が割り当てられた一時的なアクセス・リソースを使用してネットワーク・アクセスを完了した後に、ｅＮＢ１０は、割り当てられた一時的なアクセス・リソースのすべてまたは一部分を柔軟に解放することができる。それゆえに、ＭＴＣデバイスに専用のアクセス・リソースを動的に割り当て、解放し、またアップリンク・リソースの浪費を回避することが可能である。本明細書におけるしきい値は、上記の衝突しきい値を使用することができ、またその値は、ネットワーク・アクセスの試みと、一時的なアクセス・リソースの割当てとを開始するＭＴＣデバイスの数、および他の要素と共に変化する。例えば、新しいＭＴＣネットワーク・アクセスの試みに一時的なアクセス・リソースを割り当てることを停止した後に、タイマーは、特定のＭＴＣデバイスの特性に基づいて、ｅＮＢ１０の中で設定可能であり、タイマーが満了する場合、一時的なアクセス・リソースを使用したすべてのアクセスの試みは、それらのネットワーク・アクセス・プロシージャを完了させるように決めることができる。この時点において、ｅＮＢ１０は、アップリンク・リソースを節約するために一時的なアクセス・リソースを解放することができる。ｅＮＢ１０は、一時的なアクセス・リソースの一部分だけを解放することもできる。一時的なアクセス・リソースの一部分を解放することが決定されるときに、ｅＮＢ１０は、衝突を引き起こす新しいＭＴＣデバイスのネットワーク・アクセスの試みに一時的なアクセス・リソースの残りの部分を割り当て続けることができる。

ＭＴＣデバイス２０のネットワーク・アクセス・プロシージャは、ＭＴＣデバイス２０によって引き起こされる衝突を考慮して、主として上記で説明されてきている。非ＭＴＣデバイスでは、それらは既存のネットワーク・アクセス・プロシージャを使用してネットワーク・アクセスを実行することができる。上記で説明されているように本発明の一実施形態によれば、ｅＮＢ１０がステップ２０３の前に衝突を検出する場合、ＲＡＲは依然として送信されるべきであり、そこでは一時的なアクセス・リソースの表示が含められることが可能である。非ＭＴＣデバイスがこのＲＡＲを受信する場合、それはこの表示を直接に無視し、次のアクセスの試みの準備をすることができる。別の解決法は、非ＭＴＣデバイスがまた一時的なアクセス・リソースを使用して、後続のアクセスの試みを実行することもできる。どの解決法が選択されることになるかは、非ＭＴＣデバイスの能力と好みとに依存する可能性がある。

本発明の好ましい実施形態によれば、非ＭＴＣデバイスのアクセスに対するＭＴＣデバイス２０のアクセスの影響をさらに低減させるために、プリアンブルの専用サブセットがＭＴＣデバイス２０のために生成可能であり、サブセットは、セルのすべての使用可能なプリアンブルの一部分を含むことができる。例えば、ＭＴＣデバイス２０に専用のプリアンブルのサブセットは、セルの中の非ＭＴＣデバイスのロードに基づいて、セルのすべての使用可能なプリアンブル（例えば、６４個）からある種の数のプリアンブル（例えば、１０個）を選択することにより構成可能である。より重い非ＭＴＣデバイスのロードでは、より少ないプリアンブルを含むサブセットが、衝突の可能性を低下させるように設定可能である。プリアンブルのサブセットは、システム情報を通して、ＭＴＣデバイス２０に転送可能である。例えば、ＭＴＣデバイスは、基地局によって送信されるシステム・ブロードキャスト情報を聞くことにより、プリアンブルのサブセットを知ることができる。このようにして、ＭＴＣデバイス２０は、単に、ステップ２０１においてネットワーク・アクセスの試みを開始するそのサブセットの中のプリアンブルを採用することができる。ＭＴＣデバイス２０が、非一時的なアクセス・リソース（すなわち、元のアクセス・リソース）を使用してアクセスの試みを実行するときに、ＭＴＣデバイス２０は、衝突の可能性を低下させるために、送信のためのプリアンブルのサブセットからプリアンブルを選択することができることが好ましい。しかしながら、ＭＴＣデバイス２０が、一時的なアクセス・リソースを使用して、アクセスの試みを実行するときに、選択され得るプリアンブルは、プリアンブルのサブセットだけには限定されず、セルのすべての使用可能なプリアンブルから選択可能であり、これは、一時的なアクセス・リソースを使用してアクセスの試みを実行することが、衝突の可能性を既に低下させている可能性があるからである。

これまで本発明の例示的実施形態が説明されてきた。本発明の実施形態によれば、ＭＴＣデバイスによって引き起こされるアクセス・リソースの衝突が十分に激しいときに、ＭＴＣデバイスに専用の一時的なアクセス・リソースが割り当てられ、また衝突の激しさがある種のレベルまで低下するときに、割り当てられた一時的なアクセス・リソースは解放され、それによって実際のアクセス・リソースの衝突に基づいてＭＴＣのアクセス・リソースの割当てと解放とを動的に実行することが可能であり、これは、準静的コンフィギュレーションにおいてアップリンク・リソースの浪費を回避させ、またＭＴＣデバイスがアクセス・チャネルにおける輻輳を引き起こすときに、新しいアクセス・リソースが迅速に割り当てられることが可能である。さらに、ＭＴＣデバイスのためにプリアンブルの専用サブセットを設定することは、ＭＴＣデバイスにとって使用可能なプリアンブルを制限し、これはさらに衝突の可能性を低下させ、また非ＭＴＣデバイスの通常アクセスを保護する。それと同時に、良好な下位互換性（ｂａｃｋｗａｒｄ ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ）が、単に既存のアクセス・プロシージャに対する小さな修正を行うことにより、例えばＲＡＲメッセージおよびＣＲＭメッセージをわずかに修正することにより提供され、非ＭＴＣデバイスでは、そのネットワーク・アクセス・プロシージャも変更する必要がない。

上記の説明において、複数の実施形態がそれぞれのステップのために列挙される。本発明者等は、互いに関連するインスタンス（ｉｎｓｔａｎｃｅｓ）をラベル付けするために最善を尽くしているが、それは、これらのインスタンスが対応する参照番号による対応関係を有する必要があることを意味してはいない。選択されたインスタンスによって与えられる条件の間に矛盾が存在しない限りでは、対応する技術的解決法は、異なるステップにおける対応する番号のないインスタンスを選択することにより構成可能であり、またそのような技術的解決法は、本発明の範囲の中に含められるものと見なされるべきである。

当業者なら、上記方法の異なるステップが、プログラムされたコンピュータを通して実行され得ることを簡単に認識すべきである。ここで、いくつかの実施形態は、同様に、マシン読取り可能プログラム・ストレージ・デバイス、またはコンピュータ読取り可能プログラム・ストレージ・デバイス（例えば、デジタル・データ・ストレージ媒体）と、符号化マシン実行可能プログラム命令、またはコンピュータ実行可能プログラム命令とを含み、そこでは命令は、上記方法の一部のステップまたは全部のステップを実行する。例えば、プログラム・ストレージ・デバイスは、デジタル・メモリ、磁気ストレージ媒体（例えば、磁気ディスクまたは磁気テープ）、ハードウェア、または光学的読取り可能なデジタル・データ・ストレージ媒体とすることができる。実施形態は同様に、上記方法のステップを実行するプログラムされたコンピュータを含んでいる。

上記説明は単に本発明の技術的解決法を一例として示すにすぎないが、それは本発明が、上記のステップと、ユニット構造とだけに限定されることを意味してはいないことに注意すべきである。可能性のあるシナリオにおいては、ステップとユニット構造とは、必要に応じて調整され、選択され、または破棄され得る。それゆえに、いくつかのステップとユニットとは、必ずしも本発明の一般的な発明の概念を実現するための要素であるとは限らない。それゆえに、本発明のために必要な技術的特徴は、単に本発明の一般的な発明の概念を実現するための最小要件に限定されるだけであるが、上記の特定のインスタンスによって限定されはしない。

とりわけ、本発明は好ましい実施形態と組み合わされて説明されている。当業者は、本発明の意図および範囲を逸脱することなく、様々な他の変更、置換、および追加を行うことができることを理解すべきである。したがって、本発明の範囲は、上記の特定の実施形態だけには限定されず、添付の特許請求の範囲によって限定されるべきである。

Claims (14)

1. ａ．ネットワーク・アクセスを実行しようと試みるために、セルの中のＭＴＣデバイスにより前記セルの基地局に対してプリアンブルを送信するステップと、
   ｂ．前記プリアンブルを受信した後、前記基地局により前記ＭＴＣデバイスに対してアクセス応答を送信するステップと、
   ｃ．前記アクセス応答を受信した後、前記アクセス応答が一時的なアクセス・リソース割当表示を含まない場合に前記ＭＴＣデバイスにより前記基地局に対してレイヤ２／レイヤ３メッセージを送信し、前記アクセス応答が前記一時的なアクセス・リソース割当表示を含む場合に前記ネットワーク・アクセスを実行しようと再試行するためにステップａに戻り、前記表示に基づき割り当てられた一時的なアクセス・リソースを使用して前記ＭＴＣデバイスにより前記プリアンブルを再送信するステップと、
   ｄ．前記レイヤ２／レイヤ３メッセージを受信した後、前記基地局により前記ＭＴＣデバイスに対して競合解決メッセージを送信するステップと、
   ｅ．前記競合解決メッセージを受信した後、前記競合解決メッセージが、ステップｃにおいて前記ＭＴＣデバイスによって送信される前記レイヤ２／レイヤ３メッセージの中に含まれる自己識別情報を含む場合に、前記ＭＴＣデバイスにより前記ネットワーク・アクセスを完了し、前記競合解決メッセージが前記一時的なアクセス・リソース割当表示を含む場合に、前記ネットワーク・アクセスを実行しようと再試行するためにステップａに戻り、前記表示に基づき前記割り当てられた一時的なアクセス・リソースを使用して前記ＭＴＣデバイスにより前記プリアンブルを送信し、そうでない場合には、前記ネットワーク・アクセスを実行しようと再試行するためにステップａに戻り、再び最初に使用されたアクセス・リソースを使用して前記ＭＴＣデバイスにより前記プリアンブルを送信するステップと
   を含む、マシン・タイプ通信ＭＴＣのためのネットワーク・アクセス方法。
2. ステップａとステップｂとの間に／ステップｄとステップｅとの間に、
   ｆ．前記プリアンブル／レイヤ２／レイヤ３メッセージに基づいて、前記基地局により、衝突検出を実行するステップと、
   ｇ．衝突がステップｆにおいて検出される場合に、前記基地局により、前記衝突の激しさを決定するステップと、
   ｈ．前記衝突の激しさが第１の衝突しきい値を超過することがステップｇにおいて決定される場合に、前記基地局により、一時的なアクセス・リソースを割り当て、前記送信されたアクセス応答／競合解決メッセージの中に前記一時的なアクセス・リソース割当表示を含めるステップと
   をさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. ｉ．前記一時的なアクセス・リソースが割り当てられた後、前記衝突の激しさが第２の衝突しきい値を下回る場合に、前記基地局により、前記一時的なアクセス・リソースの前記割当てを停止するステップ
   をさらに含む、請求項２に記載の方法。
4. ステップｉにおいて、前記ＭＴＣデバイスが、前記一時的なアクセス・リソースを使用して前記ネットワーク・アクセスを完了した後、前記基地局により、さらに前記割り当てられた一時的なアクセス・リソース、またはその一部分を解放する、請求項３に記載の方法。
5. 前記基地局は、割り当てられた一時的なアクセス・リソースのリストを保持して、前記ネットワーク・アクセスを実行しようと試みている新しいＭＴＣデバイスにそれらを割り当てる、請求項１に記載の方法。
6. 前記割り当てられた一時的なアクセス・リソースは、前記セルの元のランダム・アクセス・リソースにオーバーラップしていない、請求項１に記載の方法。
7. 前記衝突の激しさと、前記第１および第２の衝突しきい値とは、あらかじめ決定された期間内の前記ＭＴＣデバイスの前記ネットワーク・アクセスによって招かれる衝突の確率、または前記セルの中のデバイスの数とに応じて決定される、請求項２に記載の方法。
8. ステップａにおいて、
   前記ＭＴＣデバイスが元のアクセス・リソースを使用してネットワーク・アクセスの試みを開始する場合に、前記ＭＴＣデバイスによって送信される前記プリアンブルは、プリアンブルのサブセットから選択され、プリアンブルの前記サブセットは、前記セルのすべての使用可能なプリアンブルの一部分を備え、
   前記ＭＴＣデバイスが一時的なアクセス・リソースを使用して前記ネットワーク・アクセスの試みを開始する場合に、前記ＭＴＣデバイスによって送信される前記プリアンブルは、前記セルのすべての使用可能なプリアンブルから選択される、
   請求項１に記載の方法。
9. プリアンブルの前記サブセットは、前記セルのシステム・メッセージを通して前記ＭＴＣデバイスに対して示される、請求項８に記載の方法。
10. プリアンブルの前記サブセットのサイズは、前記セルの中の非ＭＴＣデバイスのアクセス・ロードに応じて設定される、請求項８に記載の方法。
11. 前記一時的なアクセス・リソースを割り当てるとき、前記基地局は、前記衝突の激しさに基づいて前記一時的なアクセス・リソースのサイズを決定する、請求項２に記載の方法。
12. 前記基地局は、ステップｈにおいて前記一時的なアクセス・リソースを割り当てるとき、さらに、前記割り当てられた一時的なアクセス・リソースに対応する一時的なアクセス無線ネットワーク一時的識別子（ｔｅｍｐ−ＲＡ−ＲＮＴＩ）を生成し、送信されるべき前記アクセス応答／競合解決メッセージの中に前記生成されたｔｅｍｐ−ＲＡ−ＲＮＴＩを含める、請求項２に記載の方法。
13. セルの中の１つまたは複数のＭＴＣデバイスと、
    前記セルの基地局と
    を備える、マシン・タイプ通信のためのネットワーク・アクセス・システムであって、
    前記ＭＴＣデバイスは、
    ネットワーク・アクセスを実行しようと試みるために、前記基地局に対してプリアンブルを送信し、
    アクセス応答を前記基地局から受信した後、前記アクセス応答が一時的なアクセス・リソース割当表示を含まない場合に、前記基地局に対してレイヤ２／レイヤ３メッセージを送信し、前記アクセス応答が前記一時的なアクセス・リソース割当表示を含む場合に、前記ネットワーク・アクセスを実行しようと再試行するために、前記表示に基づき、割り当てられた一時的なアクセス・リソースを使用して前記プリアンブルを再送信し、
    競合解決メッセージを前記基地局から受信した後、前記競合解決メッセージが前記ＭＴＣデバイスによって送信される前記レイヤ２／レイヤ３メッセージの中に含まれる自己識別情報を含む場合に、前記ネットワーク・アクセスを完了するようになされており、前記競合解決メッセージが前記一時的なアクセス・リソース割当表示を含む場合に、前記ＭＴＣデバイスは、前記ネットワーク・アクセスを実行しようと再試行するために、前記表示に基づいて前記割り当てられた一時的なアクセス・リソースを使用して前記プリアンブルを送信し、そうでない場合には、前記ＭＴＣデバイスは、前記ネットワーク・アクセスを実行しようと再試行するために、再び最初に使用されたアクセス・リソースを使用して前記プリアンブルを送信するように適合され、
    前記基地局は、
    前記ＭＴＣデバイスから前記プリアンブルを受信した後、前記アクセス応答を前記ＭＴＣデバイスに対して送信し、
    前記レイヤ２／レイヤ３メッセージを前記ＭＴＣデバイスから受信した後、前記競合解決メッセージを前記ＭＴＣデバイスに対して送信するように適合された、
    システム。
14. 前記基地局は、さらに、
    前記ＭＴＣデバイスからの前記プリアンブル／レイヤ２／レイヤ３メッセージに基づいて衝突検出を実行し、
    衝突が検出される場合に、前記衝突の激しさを決定し、
    前記衝突の激しさが、第１の衝突しきい値を超過することが決定される場合に、一時的なアクセス・リソースを割り当て、前記送信されたアクセス応答／競合解決メッセージの中に前記一時的なアクセス・リソース割当表示を含めるように適合された、請求項１３に記載のシステム。